基于低頻載波的10 kV線損異常原因帶電診斷

韓 雪

（國網(wǎng)內(nèi)蒙古東部電力有限公司信息通信分公司，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010010)

0 引 言

線損異常診斷相關(guān)研究已取得較大進(jìn)展。采用接觸或非接觸的帶電檢測方式，通過特定裝置，非連續(xù)性采集線路全量信息，包括功率、電流、電壓、凍結(jié)電量等狀態(tài)量，獲得線損異常診斷支撐數(shù)據(jù)[1,2]。把數(shù)據(jù)輸入設(shè)定的異常原因診斷模型，綜合分析線路運(yùn)行狀態(tài)，及時上報(bào)異常事件[3,4]。由此，提出基于低頻載波的10 kV線損異常原因帶電診斷方法。

1 10 kV線損異常原因帶電診斷方法設(shè)計(jì)

基于原始載波信號的功率譜，此時載波信號會出現(xiàn)窄帶干擾的干擾峰，把干擾峰作為信號能量的突變，采用能量比法，查找載波信號功率譜在各干擾頻率處的干擾峰[5,6]。計(jì)算t時刻載波信號總能量G(t)，計(jì)算公式為

設(shè)置1個固定寬度頻帶的頻窗，逐點(diǎn)移動頻窗，完成載波信號的能量比轉(zhuǎn)換。統(tǒng)計(jì)載波信號在頻窗內(nèi)的能量，設(shè)干擾峰幅值為H，頻率j處的能量比Ij計(jì)算公式為

式中：Gj(t)為t時刻頻率j的信號總能量；J為頻窗大小。逐點(diǎn)計(jì)算載波信號頻域，判定能量比接近1的點(diǎn)為峰值點(diǎn)，其余點(diǎn)為普通點(diǎn)，引入局部峰點(diǎn)k，篩選峰值點(diǎn)中的干擾峰峰值點(diǎn)。計(jì)算局部峰點(diǎn)前后的微分系數(shù)，得到局部峰點(diǎn)滿足公式

式中：Kk-1、Kk+1分別為點(diǎn)k前后的功率；Hk-1、Hk+1分別為點(diǎn)k前后的頻率。在所有峰值點(diǎn)中挑選能夠滿足式（6）的局部峰點(diǎn)，根據(jù)點(diǎn)k的前后能量比Ik-、Ik+，計(jì)算局部能量比hk，計(jì)算公式為

由式（4），得到所有局部峰點(diǎn)的局部能量比。由于時域中的窄帶干擾呈正弦波狀，判定窄帶干擾頻率處的局部峰點(diǎn)hk值，要明顯高于載波信號局部峰點(diǎn)hk值，設(shè)置局部能量比閾值l，計(jì)算公式為

式中：M、n分別為局部峰點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)差和個數(shù)。去除峰值點(diǎn)局部能量比高于l的干擾峰，保留局部能量比較低的點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)窄帶干擾的濾波。至此完成10 kV線損低頻載波信號噪聲的抑制。

提取去噪后的低頻載波信號特征，輸入訓(xùn)練好的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，輸出10 kV線損異常原因。把載波信號小波包分解至各個頻帶，得到2b個特征信號。信號能量計(jì)算公式為

由式（7）可以看出，低頻載波信號具有能量綱量。利用熵值Q，表示信號能量狀態(tài)的穩(wěn)定性，將各個頻帶的熵Q和局部能量Gn，作為10 kV線損特征序列，對特征向量進(jìn)行歸一化處理，不斷調(diào)整層和層之間的權(quán)值矩陣，直至輸出向量的預(yù)測值和實(shí)際值誤差達(dá)到最小，把待診斷的10 kV線損特征向量輸入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，得到線損異常原因診斷結(jié)果。

至此，完成10 kV線損異常原因的診斷，實(shí)現(xiàn)基于低頻載波的10 kV線損異常原因帶電診斷方法設(shè)計(jì)。

2 算例分析

將此次設(shè)計(jì)方法，與基于智能控制終端的線損異常診斷方法、基于時序信息特征的線損異常診斷方法進(jìn)行對比實(shí)驗(yàn)，比較3種方法的線損異常原因診斷的準(zhǔn)確率、漏診率、誤診率。

選擇陜西省某地區(qū)電力公司10 kV配電網(wǎng)的真實(shí)歷史數(shù)據(jù)為例，進(jìn)行算例分析。將本文方法與其他2種方法進(jìn)行對比，分別診斷10 kV配電網(wǎng)線損異常原因，統(tǒng)計(jì)3種方法的診斷結(jié)果。漏診率與誤診率實(shí)驗(yàn)對比結(jié)果如圖1，圖2所示。

圖1 診斷漏診率實(shí)驗(yàn)對比結(jié)果

圖2 診斷誤診率實(shí)驗(yàn)對比結(jié)果

由圖1可知，設(shè)計(jì)方法平均診斷漏診率為1.7%，另外2種方法平均診斷漏診率為3.6%、4.7%，設(shè)計(jì)方法診斷漏診率最低。

由圖2可知，設(shè)計(jì)方法平均診斷誤診率為1.1%，另外2種方法平均診斷誤診率為2.9%、3.8%，設(shè)計(jì)方法診斷誤診率最低。

3 結(jié) 論

基于低頻載波的10 kV線損異常原因帶電診斷方法，診斷準(zhǔn)確率較高、漏診率和誤診率較低。